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56 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Unidade II 5 AS PLANTAS E A CONQUISTA DO AMBIENTE TERRESTRE Acredita‑se que, ao final do período Siluriano, a camada de ozônio atingiu espessura suficiente para bloquear a radiação ultravioleta, e isso permitiu a sobrevivência em exposição direta ao Sol. Estudos mostram que as plantas terrestres tenham surgido na era paleozoica, originadas a partir de ancestrais aquáticos. O primeiro fóssil bem conservado dessas plantas terrestres primitivas data de 395 milhões de anos, pertencendo ao gênero Cooksonia. Nela, o eixo não apresentava folhas e era dicotomicamente ramificado, com numerosos ramos laterais. Os esporângios eram terminais em alguns dos ramos principais eretos e geralmente ultrapassados pelo desenvolvimento de ramos laterais (figura 33). Os psilotos, grupo de pteridófitas recente, apresentam muitas semelhanças estruturais com a Cooksonia, mas não se pode dizer que são descendentes diretos delas. B A Figura 33 – Desenho esquemático de Cooksonia. A: vista geral da planta; B: aspectos internos da planta Embora diferentes teorias sobre a origem dos vegetais terrestres tenham sido propostas, todas elas concordam que as plantas terrestres se originaram a partir da linhagem verde, de algas com clorofilas A e B, possivelmente de algum representante do grupo das carofíceas (Charophyceae) – dados moleculares confirmam essa proposta. Certas algas podem suportar períodos relativamente longos de dessecação ou mesmo viver permanentemente em ambientes apenas úmidos, onde raramente ou nunca ficam imersas em água (figura 34). No entanto, sua dependência da água é ainda muito grande. A origem e evolução das plantas terrestres estão ligadas, nesse sentido, ao aparecimento de adaptações que tornaram os vegetais progressivamente mais independentes do meio aquático. Entre elas, as mais facilmente observáveis são 57 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS as morfológicas. No entanto, modificações de ordem bioquímica, fisiológica e reprodutiva foram tão importantes quanto elas. Observação Recentemente, foram encontrados na Argentina fósseis de esporos de plantas do grupo das hepáticas, um tipo de briófita, que pertencem à divisão conhecida como Marchantiophyta. São organismos bastante primitivos, sem caule ou raiz, que teriam evoluído a partir de algas verdes de água doce. A descoberta, segundo os especialistas, reforça teorias de que as hepáticas sejam as ancestrais de todas as plantas terrestres. Figura 34 – Algas verdes adaptadas a longos períodos sem água Uma primeira necessidade para a sobrevivência no ambiente terrestre está relacionada à redução da perda d’água por evaporação, sem o quê, a planta, em algum tempo, estaria completamente seca. Várias adaptações podem ser encontradas nas plantas com essa função. A epiderme é uma camada externa de tecido diferenciado onde as células encontram‑se intimamente justapostas, dificultando a perda de água das camadas inferiores. Esse tecido torna‑se muito mais eficiente com o aparecimento de uma camada de cera que ocorre sobre a epiderme, denominada cutícula (figura 35), que reduz ainda mais a perda de água por evaporação. 58 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Cutícula Cutícula Epiderme superior Parênquima paliçádico Parênquima lacunoso Epiderme inferior Figura 35 – Desenho esquemático evidenciando a presença da cutícula vegetal Por outro lado, ao impermeabilizar o vegetal, essas estruturas também dificultam a realização de trocas gasosas, essenciais à fotossíntese e à respiração (gás carbônico e oxigênio, respectivamente), implicando adaptações, como poros e câmaras aeríferas onde as trocas podem ocorrer com um mínimo de perda de água. Além disso, em outros grupos, nota‑se o aparecimento de uma estrutura formada por células especialmente diferenciadas da epiderme, os estômatos, em cujo centro situa‑se um poro ou ostíolo (figura 36). A abertura e o fechamento desse poro permitem o controle das trocas gasosas. Cloroplasto Célula‑guarda Célula epidérmica Célula anexa Ostíolo Figura 36 – Desenho esquemático de vista frontal da epiderme de folha com estômatos, evidenciando os ostíolos (abertura) Outra adaptação necessária à conquista do ambiente terrestre está relacionada à absorção de água e nutrientes. No ambiente aquático, todas as células que recobrem o vegetal estão em contato com o meio e podem absorver diretamente água e os sais minerais nela dissolvidos. No ambiente terrestre, esses elementos são obtidos, de forma geral, do substrato. Rizoides e raízes realizam essa função e, ao mesmo tempo, permitem melhores 59 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS fixação e apoio em substrato particulado, no qual os elementos de fixação existentes nas algas não são eficientes (figura 36). O transporte de água e sais absorvidos pelas raízes ou rizoides, bem como de outras substâncias produzidas pela planta, também é um problema para as plantas terrestres. Nas algas, que, normalmente, estão completamente imersas na água e cuja espessura jamais ultrapassa poucos centímetros, sendo normalmente mesmo muito menor, o transporte célula a célula pode ocorrer. No ambiente terrestre, a água é proveniente do solo, sendo necessária sua elevação contra a força de gravidade. Dessa forma, o mecanismo de transporte célula a célula é eficiente apenas em percursos muito curtos, o que limita o crescimento em altura dos vegetais. Pelo absorvente Vacúolo Citoplasma Epiderme Região pilosa (pilífera) Núcleo Figura 37 – Desenho esquemático evidenciando a morfologia geral da raiz Lembrete Vale salientar que as raízes só surgem a partir das plantas vasculares, e que nos primeiros vegetais terrestres como as briófitas essas estruturas ainda não estavam presentes. Por outro lado, ao se observar uma alga qualquer fora da água, por exemplo, durante uma maré baixa, fica bem evidente outro tipo de problema: a sustentação (que é o meio líquido da própria água) desaparece, levando o organismo a colapsar sobre si mesmo. Além disso, ao se imaginar um organismo de porte arbóreo, fica evidente também que as células da base seriam esmagadas pelo peso do restante do vegetal acima delas, o que também limitaria o tamanho. A adaptação relacionada tanto ao problema da condução de água, sais e outras substâncias por meio da planta, como de sua sustentação no meio aéreo, foi dada pelo aparecimento de uma nova substância química, a lignina, em um interessante exemplo da importância da evolução bioquímica dos grupos vegetais como um todo. Essa substância deposita‑se lentamente nas paredes das células, endurecendo‑as e, em última instância levando‑as à morte, formando a madeira lignificada (figura 38). Essas células são constituintes do xilema, responsável tanto pela condução de água e sais minerais como pela sustentação da planta. Células em que apenas as paredes são lignificadas são denominadas elementos traqueais e, por meio de seu interior, vazio, ocorre o processo de condução da água. Células mais estreitas com maior grau de lignificação são denominadas fibras, tendo como função a sustentação 60 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II do vegetal. Em seu conjunto, esses elementos permitiram um aumento progressivo do tamanho dos vegetais terrestres, proporcional ao seu grau de lignificação.Súber Felogênio Feloderma Parênquima Xilema Medula Casca Periderma Madeira Floema Câmbio Figura 38 – Desenho esquemático de um detalhe do corte transversal do caule evidenciando o processo de lignificação (endurecimento) Durante o processo de ocupação do ambiente terrestre, também foi necessário o aparecimento de adaptações reprodutivas, tendo em vista que as algas dependem da água para o transporte dos gametas e mesmo para a posterior disseminação de gametas e esporos. As plantas terrestres consideradas mais primitivas são dependentes da água também para fecundação, sendo o gameta masculino liberado para “nadar” até o feminino apenas em ocasiões em que o ambiente apresente suficiente grau de umidade (gotas de orvalho, por exemplo). A independência completa de água no meio externo é atingida apenas em parte das gimnospermas e nas angiospermas, onde há a formação do tubo polínico durante a fecundação. Por outro lado, surgiram adaptações para proteção contra o estresse do ambiente aéreo, passando os elementos reprodutivos a serem protegidos por um envoltório de células vegetativas, como nas flores onde a origem das pétalas ocorreu a partir de folhas (partes vegetativas) que envolvem e protege o estigma e estames onde se localizam os gametas femininos e masculinos das plantas (figura 39). Figura 39 – Gametas femininos e masculinos das plantas 61 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS As plantas terrestres são constituídas por plantas avasculares, conhecidas como briófitas, e por plantas vasculares, divididas em plantas sem sementes, as pteridófitas, e plantas com sementes, gimnospermas e angiospermas. Esses grupos compartilham algumas características que os diferenciam das algas verdes carofíceas: retenção do zigoto e do embrião dentro do gametófito feminino, presença de camada protetora de células estéreis nos gametângios e esporângios, esporos e/ou grãos de pólen revestidos por uma parede constituída e protegida por uma substância rígida e dura a esporopolenina. Saiba mais Fósseis de algumas das primeiras plantas a migrar da água para a terra firme centenas de milhões de anos atrás foram encontrados na Argentina, dizem especialistas. A descoberta sugere que a colonização da terra por plantas teria ocorrido dez milhões de anos antes do que os cientistas calculavam – ela teria se iniciado por volta de 472 milhões de anos atrás. O surgimento de plantas capazes de viver na terra é um dos mais importantes marcos na evolução do planeta. As plantas terrestres mudaram o clima da Terra, alteraram o solo e permitiram que todas as outras formas de vida celular se desenvolvessem. O estudo foi publicado na revista científica New Phytologist. Os fósseis encontrados na Argentina são das chamadas hepáticas, plantas que pertencem à divisão conhecida como Marchantiophyta. São organismos bastante primitivos, sem caule ou raiz, que teriam evoluído a partir de algas verdes de água doce. A descoberta, segundo os especialistas, reforça teorias de que as hepáticas sejam as ancestrais de todas as plantas terrestres. Leia o texto completo: WALKER, M. Fósseis de primeiras plantas terrestres são encontrados na Argentina. BBC Brasil, 13 out. 2010. Disponível em: <http://www.bbc.co.uk/ portuguese/ciencia/2010/10/101012_primeira_planta_terra_mv.shtml>. Acesso em: 9 abr. 2015. 6 PLANTAS TERRESTRES AVASCULARES: BRIÓFITAS Observação Você sabia que as primeiras florestas não alcançavam um palmo de altura? As briófitas padeciam de severa limitação, razão pela qual foram impedidas, no decurso de diversos séculos, de se expandirem para além das margens dos ambientes aquáticos, úmidos e sombrios. Não bastasse a carência de água para sua reprodução, não possuíam tecidos condutores, nem verdadeiras raízes. 62 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Atualmente, entretanto, as briófitas formam verdadeiros tapetes verdes, cobrindo caules, rochas e entre outros (figura 40). Figura 40 – Vista geral da ocorrência de briófitas em diferentes locais como no solo rochas e outros A origem do termo “briófita” é derivado do grego “bryon”, que significa musgo; esse termo é usado para abranger vegetais terrestres com morfologia bastante simples, conhecidos popularmente como musgos ou hepáticas. No mundo, são conhecidas cerca de 17.900 espécies e, no Brasil, aproximadamente 2.961. São organismos eucariontes, pluricelulares, onde apenas os elementos reprodutivos são unicelulares, enquadrando‑se no grupo de plantas terrestres. Entre as características básicas das briófitas, está a presença das clorofilas A e B, como principais pigmentos responsáveis por captação de energia luminosa para o processo fotossintético. Amido representa o principal produto de reserva. Outra característica do grupo é a presença da celulose na parede celular. Algumas características permitem a distinção entre algas e briófitas de forma geral; entre elas, estão a cutícula que reveste o talo (corpo) das briófitas. Já em relação aos aspectos reprodutivos, esse grupo tem um ciclo de vida diplobionte heteromórfico, ou seja, o esporófito parcial ou completamente dependente do gametófito, normalmente, o esporófito não é ramificado e apresenta um único esporângio terminal. Tanto seus gametângios quanto os esporângios são envolvidos por camada de células estéreis. As briófitas são características de ambientes terrestres úmidos. Apresentam uma ampla distribuição geográfica. Elas compõem o segundo maior grupo de plantas terrestres, sendo consideradas as pioneiras na transição do ambiente aquático para o terrestre. Entretanto, algumas apresentam adaptações que permitem a ocupação dos mais variados tipos de ambientes, resistindo tanto à imersão, em ambientes totalmente aquáticos, como à desidratação, quando atuam como sucessores primários na colonização, por exemplo, de rochas nuas ou mesmo ao congelamento em regiões polares; em alguns casos, os musgos permanecem congelados sob geleiras e retornam a crescer quando as condições climáticas se tornam mais favoráveis (figura 41). Apresentam‑se, entretanto, sempre dependentes da água, ao menos para o deslocamento dos anterozoides flagelados até a oosfera, completando o processo de reprodução sexuada. Não há registros de representantes de ocorrência em ambientes marinhos. 63 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS Figura 41 – Musgo sob a neve em região polar As briófitas são organismos com ciclo de vida do tipo diplobiontes, ou seja, apresentam alternância de gerações heteromórficas entre gametófito ramificado, fotossintetizante e independente, e esporófito não ramificado, o qual, na maioria das vezes, é parcialmente dependente do gametófito. A partir da meiose ocorrida no esporófito, surgem os esporos que, ao germinarem, originam os gametófitos. Os esporos podem gerar diretamente a planta que produzirá as estruturas reprodutivas, normalmente eretas, ou originar primeiro uma fase filamentosa, com filamento unisseriado, ramificado, com paredes transversais oblíquas ao eixo longitudinal, que é conhecido como protonema. Essa estrutura dará origem a parte ereta. Os gametófitos são compostos por partes diferenciadas em rizoides, filídios e caulídios. Os mais simples não apresentam diferenciação entre filídio e caulídio e geralmente são prostrados, sendo denominados talosos (figura 42), já aqueles em que se distinguem essas estruturas, normalmente eretas, são denominados folhosos (figura 44). Figura 42 – Briófita talosa 64 Re vi sã o: G us ta vo - Dia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Figura 43 – Desenho esquemático Figura 44 – Briófita folhosa No ápice dos gametófitos, surgem estruturas de reprodução características, denominadas arquegônios, nas quais se distingue o gameta feminino (oosfera), e anterídios, nas quais se distinguem os gametas masculinos (anterozoides). Em condições adequadas de umidade, os anterozoides pequenos e com dois flagelos são liberados pelo rompimento da parede do anterídeo, já as células da região do arquegônio rompem‑se, liberando um fluido que direciona os anterozoides até a oosfera (figura 45), havendo então a fecundação e formando o zigoto, que germina sobre a planta mãe, e o esporófito resultante permanece ligado a ela durante toda a sua vida, apresentando dependência parcial ou total. É interessante ressaltar que os esporófitos das briófitas nunca são ramificados e apresentam diferentes graus de complexidade segundo o grupo a que pertencem, sendo formados por pé, seta e cápsula. 65 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS Epiderme Tecido do gametófito Oosfera Mucilagem Figura 45 – Desenho esquemático do arquegônio A estrutura denominada pé fica imersa no tecido do gametófito, sendo responsável pela absorção de substâncias nutritivas e água. Sustentado pela seta, encontra‑se o esporângio, terminal, denominado cápsula, apresentando um envoltório de tecido externo com função de proteção, sendo os esporos diferenciados por meiose. Em alguns grupos de briófitas, a cápsula apresenta um tipo de abertura transversal, e nela é possível ser visto o opérculo, estrutura cuja função é controlar e permitir a passagem (liberação) dos esporos. No opérculo, localizam‑se os dentes do peristômio que, por movimentos higroscópicos, devidos à variação da umidade do ar, auxiliam na liberação dos esporos. Superficialmente, a cápsula pode ser coberta pela caliptra, um tecido formado por restos da região do arquegônio e que fornece uma proteção adicional à cápsula (figuras 46 e 47). Figura 46 – Desenho esquemático de musgo com gametófito (I) e Esporófito (II); em vermelho está destacada a região da cápsula conhecida como caliptra 66 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Esporófito Protonema Gametófito Arquegônio Fecundação Anterozoide Anterídio Oosfera Meiose Esporos Cápsula Zigoto Figura 47 – Desenho esquemático do histórico de vida de uma briófita evidenciando as fases do ciclo e as estruturas morfológicas do talo de um musgo As briófitas podem apresentar formas de reprodução vegetativa, além das reproduções gamética e espórica, como visto anteriormente. Entre elas, está a fragmentação, na qual é possível o desenvolvimento de fragmentos do talo, dando origem a outro indivíduo, um clone. Alguns grupos podem apresentar estruturas especializadas formadoras de gemas ou propágulos. Essas estruturas apresentam a forma de uma taça e são denominadas conceptáculos (figura 48). Propágulo Conceptáculo Rizoides Talo Figura 48 – Desenho esquemático representando o conceptáculo 67 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS Lembrete Os seres provenientes do tipo de reprodução por fragmentação são geneticamente iguais ao organismo que os originou, por isso, são denominados clones. Várias são as propostas para a classificação das briófitas, mas o fato é que elas são separadas, pela maioria dos autores, em três grupos. Por exemplo, em Hepaticae, Anthocerotae e Musci, na classificação proposta por Schofield (1985). Já outros autores tratam essas três classes como divisões, como vimos na proposta de Raven, Evert; Eichhorn (2007), segundo tendências relacionadas ao conhecimento da filogenia desses grupos. Porém, a partir da proposta mais atual (RAVEN; EVERT; EICHHORN, 2014), briófita é considerada um grupo artificial composto por três linhagens evolutivas distintas, os filos Marchantiophyta, Anthocerophyta e Bryophyta. Essa proposta é formada principalmente por dados moleculares em colaboração de dados morfológicos. Em nosso material, adotaremos grupos propostos na classificação mais atual (RAVEN; EVERT; EICHHORN, 2014). Portanto, musgos, hepáticas e antóceros não formam um grupo monofilético, mas compõem três filos distintos: Anthocerotophyta (antóceros), Marchantiophyta (hepáticas) e Bryophyta (musgos). O filo Marchantiophyta é composto por plantas também conhecidas como hepáticas. Elas são assim nomeadas por causa da semelhança entre os gametófitos talosos e o aspecto das células do fígado de animais (hepato significa fígado, em grego). O grupo abrange todas as briófitas com o esporófito mais simples que conhecemos, isto é, aquele no qual não há tecidos estéreis no interior da cápsula. Seus representantes podem possuir gametófito taloso, com simetria dorsiventral, característico do grupo, havendo também representantes folhosos. Geralmente, seus gametófitos apresentam talo de aspecto lobado, fixo ao substrato por rizoides unicelulares, células com vários cloroplastos, anterídios e arquegônios superficiais. Sendo que, em várias espécies do grupo, o talo pode apresentar áreas losangulares, no centro dos quais há um poro aerífero. Nesse grupo, o protonema é reduzido, constituído por poucas células, sendo considerado por alguns autores como ausente. Por sua vez, o esporófito é delicado, de tamanho reduzido e geralmente aclorofilado, muitas vezes não sendo visível a olho nu. A cápsula é simples, sendo envolvida por uma camada de tecido. A maturação dos esporos é simultânea. A liberação dos esporos de seu interior é feita por meio de uma abertura longitudinal dessa parede. A dispersão dos esporos é auxiliada por elatérios, células mortas que ocorrem entre esporos, apresentando paredes com reforço em espiral que, através de movimentos higroscópicos, arremessam esses esporos a distância. O filo Anthocerophyta é constituído por representantes talosos, com simetria dorsiventral, sendo o talo, de aspecto lobado, fixo ao substrato por rizoides unicelulares (figura 49). As células do gametófito 68 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II apresentam apenas um cloroplasto. Seus anterídios e arquegônios encontram‑se imersos no tecido vegetativo, o que constitui uma semelhança desse grupo em relação às pteridófitas. Já o esporófito dos antóceros é bem característico, não apresentando seta e possuindo uma cápsula alongada e clorofilada. A região basal da cápsula apresenta células meristemáticas que permitem seu crescimento indefinido e a liberação contínua de esporos. A maturação desses esporos ocorre gradualmente da base para o ápice do esporófito, até que sejam liberados por meio de uma fenda longitudinal no ápice da cápsula. É de importância a complexidade do esporófito que possui uma columela central, ao redor do qual se encontram os esporos em vários graus de diferenciação, os pseudoelatérios pluricelulares e higroscópicos e uma camada de tecido pluriestratificada que envolve o tecido esporógeno, externamente diferenciada em uma epiderme e onde vivem as células com cloroplastos. Na epiderme, podem diferenciar‑se estômatos não funcionais. Os gametófitos dos antóceros podem abrigar algas azuis do gênero Nostoc, que ocorrem associadas. Esporos Esporófitos Gametófito talosoRizóides Figura 49 – Desenho esquemático de gametófito e esporófito de antócero O filo que representa o grupo dos musgos é Bryophyta, constituídopor representantes com gametófitos folhosos de simetria radial, normalmente eretos, fixos ao substrato por rizoides pluricelulares. Apresentam vários cloroplastos por célula e desenvolvimento de protonema. Anterídios e arquegônios são superficiais. Os maiores representantes de briófitas estão nessa classe, podendo exceder a 30 cm de comprimento. O esporófito é bem visível, clorofilado e bastante diferenciado, apresentando cápsula envolta por tecido de várias camadas em que a camada externa pode apresentar um tipo primitivo de estômatos. No interior da cápsula, encontram‑se os esporos, ao redor de uma columela. A maturação dos esporos no interior da cápsula é simultânea (figura 50). A deiscência é transversal, por meio da abertura do opérculo, sendo a dispersão dos esporos auxiliada por movimentos higroscópicos do peristômio. 69 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS Figura 50 – Abertura da capsula e liberação dos esporos Ecologicamente, as briófitas, junto a líquens e cianobactérias, são os pioneiros no processo de sucessão da vegetação. Eles auxiliam no processo de formação do solo e proporcionam meio adequado para a germinação das sementes, o que levará ao estabelecimento das comunidades vegetais. Elas podem atuar como extensos tapetes de musgos que conseguem reter grande quantidade de água e são importantes substratos para a germinação das sementes das plantas vasculares. Outras espécies de briófitas associam‑se a cianobactérias, aumentando a fixação de nitrogênio como os antóceros associados a Nostoc. Outros estudos mostram que elas podem ser boas indicadoras ecológicas da qualidade do solo nas florestas, das condições de pH e níveis de água e indicam a presença de cálcio e outros nutrientes na água. Economicamente, o musgo Sphagnum é aproveitado por sua capacidade de absorção e retenção de líquidos, sendo utilizado, por exemplo, na horticultura ou em derrames de petróleo. A massa formada proveniente da deposição pela mistura do musgo Sphagnum com outras pequenas plantas em regiões pantanosas ou alagadas é chamada de turfa (figura 51). Devido ao seu alto teor de carbono, a turfa é altamente combustível, sendo empregada em muitos países, tanto nas indústrias quanto para o aquecimento de casas. Figura 51 – Corte em campo de turfa (massa formada proveniente da deposição pela mistura do musgo Sphagnum com outras pequenas plantas em regiões pantanosas) 70 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Saiba mais Cientistas britânicos conseguiram ressuscitar musgos que estavam congelados sob o gelo da Antártida há 1,5 mil anos. Os pesquisadores descongelaram a vegetação antiga e ficaram surpresos com a rapidez com que os novos brotos apareceram. Para saber mais, leia: MCGRATH, M. Cientistas ressuscitam musgo congelado há 1,5 mil anos. BBC Brasil, 18 mar. 2014. Disponível em: <http://www.bbc.co.uk/portuguese/ noticias/2014/03/140318_musgo_ressurge_pesquisa_fn.shtml>. Acesso em: 9 abr. 2015. Resumo Estudos mostram que as plantas terrestres podem haver surgido na Era Paleozoica, originadas a partir de ancestrais aquáticos. Embora diferentes teorias sobre a origem dos vegetais terrestres tenham sido propostas, todas concordam que as plantas terrestres se originaram a partir da linhagem verde, de algas com clorofilas A e B. A conquista do ambiente terrestre pelas plantas tornou‑se possível porque nelas desenvolveu‑se um sistema de distribuição interna de água e nutrientes, ao lado do desenvolvimento de um sistema de absorção da água do solo e de um sistema de revestimento para evitar a perda excessiva de água. A distribuição de água e nutrientes na planta é feita por meio do sistema vascular. Efetivamente, diferenciaram‑se duas porções diferentes no corpo da planta: uma aérea fotossintetizante e autotrófica e uma subterrânea, não fotossintetizante e heterotrófica, capaz de sobreviver devido ao suprimento de açúcares pela parte autotrófica. Durante o processo de ocupação do ambiente terrestre também foi necessário o aparecimento de adaptações reprodutivas, tendo em vista que as algas dependem da água para o transporte dos gametas e mesmo para a posterior disseminação de gametas e esporos. A independência completa de água no meio externo é atingida apenas em parte das Gimnospermas e nas Angiospermas. As plantas terrestres são constituídas por plantas avasculares, conhecidas como briófitas, e por plantas vasculares, divididas em plantas sem sementes, as pteridófitas, e plantas com sementes, gimnospermas e angiospermas. 71 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS As briófitas constituem um grupo artificial e estão divididas em três filos: Hepatophyta, Anthocerophyta e Bryophyta. São plantas terrestres e pequenas, que em geral crescem em locais úmidos, recobrem troncos de árvores e rochas ao longo de córregos ou terras úmidas. As briófitas contribuem significativamente para a diversidade vegetal, são importantes colonizadoras de superfícies de rochas e solos nus, e podem ser importantes indicadores ambientais por serem muito sensíveis à poluição do ar. O ciclo de vida das briófitas constitui uma alternância de gerações heteromórficas, com meiose espórica. Diferentemente das demais plantas terrestres, a fase dominante do ciclo de vida das briófitas é o gametófito que é maior e de vida livre, enquanto o esporófito tem uma vida curta, é menor e nutricionalmente dependente do gametófito. Os gametófitos podem ser talosos ou folhosos, podendo apresentar rizoides, que apresentam função semelhante às raízes, com ausência do tecido vascular constituído por xilema e floema. Os esporófitos são estruturalmente muito mais simples que os das demais plantas terrestres e possuem apenas um esporângio, o que limita o número de esporos produzidos a cada geração. Ecologicamente as briófitas, juntamente com líquens e cianobactérias, são os pioneiros no processo de sucessão da vegetação. Eles auxiliam no processo de formação do solo e proporcionam meio adequado para o desenvolvimento de novas plantas. O musgo Sphagnum é aproveitado por sua capacidade de absorver, como verdadeiras esponjas, grandes quantidades de água das chuvas, mantendo a superfície do solo úmida, além de formar a turfa utilizada como combustível. Exercícios Questão 1. (UFSJ, 2011/2) “Os biólogos já suspeitavam que as plantas são descendentes das algas verdes. Agora temos a certeza. A história evolutiva das plantas foi exposta em 1999 no Congresso Internacional de Botânica, realizado em Saint Louis, Missouri, por uma equipe de 200 biólogos de 12 países que já estavam trabalhando juntos por cinco anos, com financiamento federal dos EUA. Seu projeto, Deep Green (do Grupo de Pesquisas em Filogenia), coordenou os esforços dos laboratórios utilizando caracteres moleculares, morfológicos e anatômicos para criar uma nova ‘Árvore da Vida’. O projeto Deep Green confirmou a hipótese de longa data de que as algas verdes foram as ancestrais das plantas. Mais surpreendentemente foi a constatação de que apenas uma única espécie de alga verde deu origem à linhagem inteira de plantas terrestres, desde os musgos até as plantas com flores (angiospermas). Exatamente qual é essa alga ancestral ainda é um mistério, mas acredita‑se que ela ainda exista hoje em lagos de alga doce. Dados da sequência de DNA são consistentes com a alegação de que uma única ‘Eva’ deu origem a todo o reino Plantae há 450 milhões de anos.” (RAVEN, P. H.; JOHSON, G. B. Biology. 6. ed. Nova Iorque: Mc Graw Hill, 2002). 72 Re vi sã o: G usta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 Unidade II Musgo Samambaia Pinheiro Copaiba Figura 52 De acordo com o texto e com a figura anterior, assinale a afirmativa correta: A) Os pinheiros e as samambaias são representantes dos grupos vegetais sem sementes e as gimnospermas e angiospermas são grupos de plantas com sementes verdadeiras. B) Os musgos e as samambaias são reconhecidamente mais aparentados por precisarem de água para se reproduzir e por não apresentarem sistema condutor de seiva, por isso são considerados grupos de plantas não vasculares. C) Os musgos apresentados na figura são os representantes do grupo das plantas não vasculares e originaram‑se da mesma alga ancestral comum, que também deu origem às pteridófitas, às gimnospermas e às angiospermas. D) Os musgos são plantas não vasculares, distintos evolutivamente das plantas superiores por seu distanciamento tanto morfológico quanto funcional, e não há ancestral comum entre eles. E) As plantas terrestres são constituídas por plantas vasculares, conhecidas como algas, e por plantas avasculares, divididas em plantas com sementes, as pteridófitas, e plantas sem sementes, gimnospermas e angiospermas. Resposta correta: alternativa C. Análise das alternativas A) Alternativa incorreta. Justificativa: os pinheiros são plantas com sementes, pois, são gimnospermas. 73 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ar ci o - 27 /0 3/ 20 15 BOTÂNICA – CRIPTÓGAMAS B) Alternativa incorreta. Justificativa: as samambaias são plantas não vasculares. As pteridófitas (grupo em que se encontram as samambaias) são o primeiro grupo de plantas com tecidos de condução. C) Alternativa correta. Justificativa: a análise da figura e do texto deixa claro que todas as plantas possuem um ancestral comum. D) Alternativa incorreta. Justificativa: o musgo é uma planta avascular – não possui vasos condutores de seiva bruta (xilema) e elaborada (floema) – e apresenta rizoide (que serve pra fixar a planta), cuja função se diferencia da raiz por não absorver água e sais. O corpo das briófitas é denominado talo. Vivem em regiões úmidas e escuras. Possui alternância de gerações. Nas briófitas o gametófito haploide é a geração mais desenvolvida. E) Alternativa incorreta. Justificativa: as plantas terrestres são constituídas por plantas avasculares, conhecidas como briófitas, e por plantas vasculares, divididas em plantas sem sementes, as pteridófitas, e plantas com sementes, gimnospermas e angiospermas. Questão 2. (UECE, 2006/2) No ciclo de vida das briófitas, podem ser consideradas as seguintes etapas: I – Produção de esporos. II – Produção de gametas. III – Formação de indivíduo haploide. IV – Formação de indivíduo diploide. A sequência correta destas etapas é: A) I, III, IV e II. B) III, I, II e IV. C) III, I, IV e II. D) I, III, II e IV. E) I, II, III e IV. Resolução desta questão na plataforma.
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